KR20180106913A - Active filter - Google Patents

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Abstract

The present invention discovers an electromagnetic interference (EMI) filter overcoming a problem of the latest technology. Disclosed is a power system for a vehicle. The power system comprises: a battery; a charging interface for receiving an external power for charging the battery; a network connecting the battery and the charging interface, wherein at least a part of the network is a DC network; and an active EMI filter between the battery and the charging interface in the DC network.

Description

능동형 필터{ACTIVE FILTER}Active filter {ACTIVE FILTER}

본 발명은 능동형 필터에 관한 것이고, 특히 DC 네트워크 및/또는 전기 차량을 위한 능동형 필터에 관한 것이다.The present invention relates to active filters, and more particularly to active filters for DC networks and / or electric vehicles.

전기 차량은 상이한 전력 전자 변환 스테이지를 구비한다. 전기 차량의 추진실의 제한된 공간에서 이와 같은 많은 제어 및 전력 신호의 공존은 전자기 간섭(EMI)의 생성 및 전파에 심각한 위협이 된다. 몇몇 필터링 스테이지와 함께 파워 트레인 시스템에서 차폐 케이블의 이용이 표준 방식이 되었다. 그러나 지난 10년간 전력 전자 변환기가 엄청난 발전을 경험했다면, 수동형 구성요소에 대해서도 마찬가지라고 말할 수 없다. 주요 관심사는 자기 구성요소에 있으며, 인덕터 및 공통 모드 초크(common mode chokes)는 EMI를 필터링하기 위해 오늘날 널리 이용된다; 이들은 부피가 크며 때때로, 대량 생산에는 적합하지 않고, 실제로 전기 차량 파워트레인의 고 레벨의 전류는 그들이 자기 코어 주위에 감겨야 할 때 이해가능한 문제가 있는 높은 단면 케이블 또는 버스바(bus-bars)를 이용할 필요성을 높인다. 다른 기술적인 문제는 성능 요구 사항, 포화 전류 및 큐리 온도(Curie temperature)이다.Electric vehicles have different power electronics conversion stages. The coexistence of such a large number of control and power signals in the limited space of the propulsion chamber of an electric vehicle poses a serious threat to the generation and propagation of electromagnetic interference (EMI). The use of shielded cables in powertrain systems with some filtering stages has become a standard method. However, if the power electronics transducer has undergone tremendous development over the past decade, it can not be said to be the same for passive components. The main concern is in magnetic components, and inductors and common mode chokes are widely used today to filter EMI; They are bulky and sometimes not suitable for mass production, and in fact high-level currents in electric vehicle powertrains have high cross-section cable or bus-bars that are understandable when they must be wound around the magnetic core Thereby increasing the need for use. Other technical issues are performance requirements, saturation current, and Curie temperature.

US6898092는 EMI를 위해 피드포워드(feedforward) 능동형 필터를 이용하는 것을 제안한다. 그러나, 이 문헌은 전기 차량의 파워 트레인에 나타나는 고전류에 대해 능동형 필터가 실현될 수 있는 방법을 개시하지 않는다. 게다가, 이 능동형 필터가 150kHz와 30MHz 사이의 EMI 필터의 큰 필터링 대역폭을 실현할 수 있는 방법이 개시되지 않았다. 특히, 고 주파수에 대해, 이미 능동형 회로에서의 매우 작은 지연은 제거 잡음이 전력선의 잡음을 제거하지 않지만 잡음을 증가시킨다는 사실을 초래할 수 있다.US6898092 suggests using a feedforward active filter for EMI. However, this document does not disclose how an active filter can be realized for high currents appearing in the powertrain of an electric vehicle. In addition, no method has been disclosed in which the active filter can realize a large filtering bandwidth of an EMI filter between 150 kHz and 30 MHz. In particular, for high frequencies, a very small delay in an already active circuit can lead to the fact that the elimination noise does not eliminate the power line noise, but increases the noise.

본 발명의 목적은 최신 기술의 문제를 극복하는 EMI 필터를 발견하는 것이다.It is an object of the present invention to find an EMI filter that overcomes the problems of the state of the art.

이러한 목적은 전기 차량의 네트워크에서 능동형 EMI 필터를 이용함으로써 성취된다.This objective is achieved by using an active EMI filter in the network of electric vehicles.

능동형 EMI 필터는 크기 및 무게가 증가하는 전류에 따라 조정하지 않는 수동형 EMI 필터보다 장점을 갖는다.Active EMI filters have advantages over passive EMI filters that do not scale with increasing currents in size and weight.

이 목적은 또한, 제 1 전력 도체, 제 2 전력 도체 및 능동형 회로를 갖는 능동형 필터에 의해 성취되고, 능동형 회로는: 제 1 및/또는 제 2 전력 도체에서 잡음을 감지하기 위한 감지 섹션, 감지 섹션에서 감지된 잡음을 제거 잡음으로 변환하기 위한 이득 섹션 및 이득 섹션으로부터의 제거 잡음을 제 1 전력 도체 및/또는 제 2 전력 도체에 주입하기 위한 주입 섹션을 포함한다.This object is also achieved by an active filter having a first power conductor, a second power conductor and an active circuit, the active circuit comprising: a sensing section for sensing noise in the first and / or second power conductors, And an injection section for injecting the elimination noise from the gain section into the first power conductor and / or the second power conductor.

본 발명의 또 다른 실시예가 다음에서 설명된다.Another embodiment of the present invention is described next.

하나의 실시예에서, 주입 섹션은 제 1 전력 도체 및 제 2 전력 도체에 제거 잡음을 주입하도록 구성된 결합 커패시턴스를 포함한다. 바람직하게, 결합 커패시턴스는 상이한 용량 값을 갖는 복수의 병렬 커패시터를 포함한다. 이것은 결합 커패시턴스 따라서, 주입 섹션의 대역폭 특성이 확대된다는 장점을 갖는다.In one embodiment, the injection section includes a coupling capacitance configured to inject rejection noise into the first power conductor and the second power conductor. Preferably, the coupling capacitance comprises a plurality of parallel capacitors having different capacitance values. This has the advantage that the coupling capacitance, thus the bandwidth characteristic of the injection section, is widened.

하나의 실시예에서, 감지 섹션은 제 1 전력 도체 및/또는 제 2 전력 도체에서 잡음 전류를 감지하는 전류 변환기를 포함하고 주입 섹션은 제 1 전력 도체 및 제 2 전력 도체에 제거 잡음 전류를 주입하는 결합 커패시턴스를 포함하며, 감지 섹션 및 주입 섹션은 피드백 구성으로 배열된다. 능동형 필터의 대역폭 및 성능은 주로, 네트워크 및 EMI 잡음을 생성하는 디바이스의 전기적 파라미터에 의존한다. 설명된 토폴로지 및 피드백 구성이 전기 차량 애플리케이션을 위한 최상의 해결책으로 입증되었음이 발견되었다; 그것은 온도 및 수명 저하와 같은 환경 변화에 더 안정적이고 면역성이 있다.In one embodiment, the sensing section includes a current transformer sensing a noise current in the first power conductor and / or the second power conductor, and the injection section is configured to inject a rejection noise current into the first power conductor and the second power conductor Coupling capacitance, and the sensing section and the injection section are arranged in a feedback configuration. The bandwidth and performance of an active filter depends primarily on the electrical parameters of the device that generate the network and EMI noise. It has been found that the described topology and feedback configuration has proven to be the best solution for electric vehicle applications; It is more stable and immune to environmental changes such as temperature and longevity.

하나의 실시예에서, 감지 섹션은 제 1 전력 도체, 제 2 전력 도체 및 감지 회로의 보조 도체를 유도적으로 결합시키는 코어를 갖는 전류 변환기를 포함하고, 보조 도체는 이득 섹션에 연결된다.In one embodiment, the sensing section includes a current transformer having a core that inductively couples the first power conductor, the second power conductor, and the auxiliary conductor of the sensing circuit, and the auxiliary conductor is coupled to the gain section.

하나의 실시예에서, 코어 물질은 150kHz와 30MHz 사이, 바람직하게 150kHz와 100MHz 사이의 일정한 투과성을 갖는다. 대부분의 애플리케이션이 최대한의 투과성을 얻기 위해 나노크리스탈 코어 물질을 이용할지라도, 그들 물질은 언급된 주파수 범위에 걸쳐 일정하지 않고, 따라서 이 애플리케이션을 위해 잘 적합하지 않다.In one embodiment, the core material has a constant permeability between 150 kHz and 30 MHz, preferably between 150 kHz and 100 MHz. Although most applications use nanocrystalline core materials to achieve maximum permeability, they are not constant over the stated frequency range and are therefore not well suited for this application.

하나의 실시예에서, 코어 물질은 MgZn을 포함한다. 이 물질은 이러한 넓은 대역폭을 얻기 위해 최상으로 적합한 것으로 입증되었다.In one embodiment, the core material comprises MgZn. This material has proved to be the best fit to achieve this wide bandwidth.

하나의 실시예에서, 보조 도체는 측정된 잡음 전류를 잡음 전압으로 변환하기 위해 전류 변환기에 병렬인 버든 저항기(burden resistor) 또는 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)를 포함한다.In one embodiment, the auxiliary conductor includes a burden resistor or a transimpedance amplifier that is parallel to the current transformer to convert the measured noise current into a noise voltage.

하나의 실시예에서, 보조 도체는 코어 주위에 3개 미만의 권선, 바람직하게 2개 미만의 권선을 포함한다. 일 바람직한 실시예에서, 보조 도체는 코어 주위에 하나의 권선 또는 절반의 권선을 포함한다. 이것은 전류 변환기가 능동형 회로에 의해 생성된 위상 변화를 감소시키는 능동형 회로에서 낮은 기생 인덕턴스 및 커패시턴스를 도입한다는 장점을 갖는다.In one embodiment, the auxiliary conductor comprises less than three windings around the core, preferably less than two windings. In one preferred embodiment, the auxiliary conductor comprises one winding or half a winding around the core. This has the advantage that the current transducer introduces low parasitic inductance and capacitance in an active circuit which reduces the phase shift produced by the active circuit.

하나의 실시예에서, 보조 도체의 권선은 (솔리드 구리) 와이어로 또는 PCB 트레이스를 통해 형성될 수 있다.In one embodiment, the coils of the auxiliary conductor may be formed with (solid copper) wire or through a PCB trace.

하나의 실시예에서, 제 1 및 제 2 도체의 각각은 코어에 대해 절반의 권선을 갖거나 즉, 도체는 코어 주위에 감겨지지 않고 코어를 통해 공급된다. 이것은 큰 전류를 위해 그들의 큰 단면적을 갖는 도체 또는 버스바가 코어 주위에 감길 필요가 없다는 장점을 갖는다. 이것은 필터의 구성을 단순화한다.In one embodiment, each of the first and second conductors has a half turn of the core, i.e., the conductors are fed through the core without being wrapped around the core. This has the advantage that a conductor or bus bar with their large cross-sectional area need not be wound around the core for large currents. This simplifies the configuration of the filter.

하나의 실시예에서, 제 1 도체는 제 1 버스바이고, 제 2 도체는 제 2 버스바이며 코어는 제 1 버스바 및 제 2 버스바를 둘러싸는 링 코어이다. 이것은 큰 전류를 위해 그들의 큰 단면적을 갖는 버스바가 코어 주위에 감길 필요가 없다는 장점을 갖는다. 이것은 필터의 구성을 단순화한다. 바람직하게, 인쇄 회로 기판은 적어도 링 코어의 개구에서 제 1 버스바와 제 2 버스바 사이에 배열된다. 이와 유사하게, 두 도체는 그들의 근접성에도 불구하고 서로 전기적으로 분리될 수 있다.In one embodiment, the first conductor is a first bus baud, the second conductor is a second bus bar, and the core is a ring core surrounding the first bus bar and the second bus bar. This has the advantage that bus bars with their large cross-sectional area need not be wound around the core for large currents. This simplifies the configuration of the filter. Preferably, the printed circuit board is arranged between the first bus bar and the second bus bar at least in the opening of the ring core. Similarly, the two conductors can be electrically isolated from each other despite their proximity.

하나의 실시예에서, 인쇄 회로 기판(PCB)은 능동형 회로를 포함하고, 제 1 버스바 및/또는 제 2 버스바는 주입 섹션과의 연결을 위해 PCB 상에 직접 연결된다. 이것은 그것의 작은 전류를 갖는 능동형 회로가 PCB 상에 구현될 수 있는 반면, 버스바는 PCB 상에 직접 연결될 수 있다는 장점이 있다. 이는 필터의 제조를 고정(fasten)시키고 간소화한다.In one embodiment, the printed circuit board (PCB) comprises an active circuit, and the first bus bar and / or the second bus bar are connected directly to the PCB for connection to the injection section. This has the advantage that an active circuit with its small current can be implemented on the PCB, while the bus bar can be directly connected to the PCB. This fastens and simplifies the fabrication of the filter.

하나의 실시예에서, 제 1 및 제 2 버스바는 직접 납땜, 스크루잉(screwing), 또는 버스바 및 PCB에 납땜되고/되거나 스크루잉된 smt 인서트(smt insert)에 의해 PCB에 연결된다.In one embodiment, the first and second bus bars are connected to the PCB by direct soldering, screwing, or smt insert soldered and / or screwed to the bus bar and PCB.

하나의 실시예에서, 전류 변환기는 보상된 (DC) 전류이다. 이것은 2개의 전력 도체에 흐르는 DC 전류로부터의 자속이 서로 반대 방향으로 배열되고 서로 제거된다는 장점을 갖는다. 따라서 코어 물질의 포화의 위험이 없다.In one embodiment, the current converter is a compensated (DC) current. This has the advantage that the flux from the DC current flowing in the two power conductors are arranged in opposite directions to each other and eliminated from each other. There is therefore no risk of saturation of the core material.

하나의 실시예에서, 전력 도체에 흐르는 EMI 전류로 인한 자속은 서로 합쳐지고 따라서, 전류 변환기의 감지 기능을 실현한다.In one embodiment, the magnetic flux due to EMI currents flowing through the power conductors are combined with each other, thus realizing the sensing function of the current transducer.

하나의 실시예에서, 인쇄 회로 기판은 능동형 회로를 포함하고, 코어는 링 코어이고, PCB는 2개의 오목부(recesses) 및 2개의 오목부 사이의 돌출부(protrusion)를 포함하며, 링 코어는 돌출부가 링 코어에 의해 형성된 개구를 통해 연장하도록 2개의 오목부에 수용된다. 이 배열은 코어 및 능동형 필터의 강건한(robust) 배열을 허용한다. 게다가, 보조 도체의 권선을 PCB 상에 실현하는 것이 가능하다.In one embodiment, the printed circuit board comprises an active circuit, the core is a ring core, the PCB includes protrusions between two recesses and two recesses, Are accommodated in the two recesses so as to extend through the opening formed by the ring core. This arrangement allows a robust array of core and active filters. In addition, it is possible to realize the auxiliary conductor winding on the PCB.

하나의 실시예에서, 능동형 회로는 필터가 설치되는 시스템의 동일한 접지에 연결되고; 따라서, 제 1 전력 도체 및 제 2 전력 도체에 주입된 제거 잡음 전류는 상기 접지 연결부를 통해 능동형 회로로 다시 흐를 수 있다.In one embodiment, the active circuit is connected to the same ground of the system in which the filter is installed; Thus, the elimination noise current injected into the first power conductor and the second power conductor can flow back to the active circuit through the ground connection.

하나의 실시예에서, 접지 연결부는 능동형 필터의 특정적이고 필수적인 특징이다.In one embodiment, the ground connection is a specific and essential feature of the active filter.

하나의 실시예에서, 이득 섹션은 연산 증폭기를 포함한다. 연산 증폭기는 그것의 광대역 성능 및 열 안정성으로 인해 이용되었다.In one embodiment, the gain section comprises an operational amplifier. Operational amplifiers have been used due to their broadband performance and thermal stability.

하나의 실시예에서, EMI 필터는 적어도 150kHz로부터 30MHz까지의 대역폭을 갖는다.In one embodiment, the EMI filter has a bandwidth of at least 150 kHz to 30 MHz.

하나의 실시예에서, EMI 필터는 DC 네트워크를 위한 것이다.In one embodiment, the EMI filter is for a DC network.

설명된 실시예들은 조합될 수 있다.The described embodiments can be combined.

능동형 필터가 자동차 애플리케이션 또는 차량에 대해 설명되었을지라도, 다른 애플리케이션, 특히 태양 전지 에너지 애플리케이션과 같은 임의의 DC 애플리케이션에 대해 이 능동형 필터를 적용하는 것이 또한 가능하다. EMI를 필터링하기 위해 능동형 필터가 설명되었을지라도, 다른 주파수에 대해 이 필터를 적용하는 것이 또한 가능하다.Although the active filter has been described for an automotive application or vehicle, it is also possible to apply this active filter for any DC application, such as other applications, especially solar cell energy applications. Although active filters have been described for filtering EMI, it is also possible to apply this filter for different frequencies.

본 발명은 예로서 주어지고 도면에 의해 도시된 일 실시예의 설명의 도움으로 더 양호하게 이해될 것이다.The invention will be better understood with the aid of the description of an embodiment given by way of example and illustrated by the figures.

도 1은 능동형 필터의 작동 원리를 도시한 도면.
도 2는 능동형 필터의 일 실시예의 개략도.
도 3은 능동형 필터에 대한 4개의 잠재적 토폴로지의 개략도.
도 4는 능동형 필터의 일 실시예의 회로도의 일 실시예를 도시한 도면.
도 5는 주파수에 걸친 상이한 커패시터의 임피던스를 도시한 도면.
도 6은 장착 상태의 능동형 필터의 기계적 구성의 일 실시예의 3차원도.
도 7은 장착해제 상태의 도 4의 기계적 구조의 실시예의 3차원도.
도 8은 도 4의 기계적 구조의 실시예의 제 1 측면도.
도 9는 도 4의 기계적 구성의 실시예의 제 2 측면도.
도 10은 도 4의 기계적 구성의 실시예의 제 3 측면도.
도 11은 전기 구동식 차량의 전력 시스템에 능동형 EMI 필터를 적용한 것을 도시한 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing the principle of operation of an active filter; Fig.
2 is a schematic diagram of one embodiment of an active filter;
3 is a schematic diagram of four potential topologies for an active filter;
Figure 4 illustrates an embodiment of a circuit diagram of one embodiment of an active filter;
Figure 5 shows the impedance of different capacitors across frequency.
6 is a three-dimensional view of an embodiment of a mechanical configuration of an active filter in a mounted state.
Figure 7 is a three-dimensional view of an embodiment of the mechanical structure of Figure 4 in an unlocked state.
Figure 8 is a first side view of an embodiment of the mechanical structure of Figure 4;
Figure 9 is a second side view of an embodiment of the mechanical configuration of Figure 4;
Figure 10 is a third side view of an embodiment of the mechanical configuration of Figure 4;
11 is a diagram illustrating application of an active EMI filter to a power system of an electrically driven vehicle;

도 1은 본 능동형 필터의 작동 원리를 도시한다. DC 네트워크(21)는 DC 주 전류를 전도시키기 위한 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)를 갖는다. 제 1 및 제 2 전력 도체(11 및 12)를 통해 네트워크와 연결된 디바이스(20)는 잡음, 특히 EMI를 생성한다. 잡음은 실선 화살표로 도시된 바와 같이 네트워크(21)의 제 1 및 제 2 도체(11, 12) 상을 흐르고 접지 연결부를 통해 디바이스(20)로 다시 흐른다. 디바이스(20)로부터 잡음을 제거하기 위해 능동형 필터(22)는 이제 디바이스(20)와 네트워크(21) 사이에 설치되어 제거 잡음을 생성하고 제거 잡음을 제 1 및 제 2 전력 도체(11, 12)에 주입한다. 결과적으로, 잡음은 능동형 필터(22)와 네트워크(21) 사이의 제거 잡음에 의해 제거된다. 제거 잡음은 능동형 필터(22)로부터 네트워크(21)로 흐르고 그 다음, 접지 접속부를 통해 능동형 필터(22)로 다시 흐른다.Fig. 1 shows the principle of operation of the present active filter. The DC network 21 has a first power conductor 11 and a second power conductor 12 for conducting the DC main current. The device 20 connected to the network through the first and second power conductors 11 and 12 generates noise, especially EMI. Noise flows on the first and second conductors 11 and 12 of the network 21 as shown by the solid line arrows and flows back to the device 20 through the ground connection. The active filter 22 is now installed between the device 20 and the network 21 to remove noise from the device 20 and to generate reject noise and to output reject noise to the first and second power conductors 11, . As a result, the noise is removed by the elimination noise between the active filter 22 and the network 21. The elimination noise flows from the active filter 22 to the network 21 and then back to the active filter 22 through the ground connection.

바람직하게, DC 네트워크(21)는 50A 이상, 바람직하게 75A 이상, 더 바람직하게 100A 이상의 전류를 위해 구성된다. 바람직하게, DC 네트워크(21)의 전압은 2V 이상이다. 바람직하게, DC 네트워크(21)의 공칭 전압은 800V 미만이다. 바람직하게, 공칭 전압은 12V이다.Preferably, the DC network 21 is configured for a current of at least 50 A, preferably at least 75 A, more preferably at least 100 A. Preferably, the voltage of the DC network 21 is greater than or equal to 2V. Preferably, the nominal voltage of DC network 21 is less than 800V. Preferably, the nominal voltage is 12V.

능동형 필터(22)는 이러한 DC 네트워크(21)를 위해 구성된다. 능동형 필터(22)는 바람직하게 EMI 필터이다. 능동형 필터(22)는 바람직하게 적어도 150kHz와 10MHz 사이의, 바람직하게 적어도 150kHz와 30MHz 사이의 필터링 대역폭을 갖는다. 주파수 범위의 대역폭을 갖는 필터는 필터가 제 1 및 제 2 도체(11 및 12)에서 이 주파수 범위의 모든 잡음 주파수를 0dB보다 큰 감쇠로 감소시키는 것을 의미한다. 바람직하게, 필터는 제 1 및 제 2 도체(11 및 12)에서 이 주파수 범위의 모든 잡음 주파수를 10dB보다 큰 감쇠로 감소시킨다. 능동형 필터(22)의 입력부는 잡음이 오는 필터의 측면, 즉 도 1에서 디바이스(20)의 측면이다. 능동형 필터(22)의 출력부는 잡음이 흐르는 필터의 측면, 즉 도 1에서 네트워크(21)의 측면이다. 능동형 필터(22)는 바람직하게 공통 모드 잡음을 필터링하도록 구성된다.The active filter 22 is configured for such a DC network 21. The active filter 22 is preferably an EMI filter. The active filter 22 preferably has a filtering bandwidth between at least 150 kHz and 10 MHz, preferably between at least 150 kHz and 30 MHz. A filter having a bandwidth in the frequency range means that the filter reduces all noise frequencies in this frequency range in the first and second conductors 11 and 12 to attenuation greater than 0 dB. Preferably, the filter reduces all noise frequencies in this frequency range at the first and second conductors 11 and 12 to attenuation greater than 10 dB. The input of the active filter 22 is the side of the filter from which the noise comes, i.e. the side of the device 20 in FIG. The output of the active filter 22 is the side of the filter through which the noise flows, i. E. The side of the network 21 in Fig. The active filter 22 is preferably configured to filter common mode noise.

도 2는 능동형 필터(22)의 개략도를 도시한다. 능동형 필터(22)는 제 1 전력 도체(11), 제 2 전력 도체(12), 감지 섹션(23), 이득 섹션(24) 및 주입 섹션(25)을 포함한다.Figure 2 shows a schematic view of the active filter 22. The active filter 22 includes a first power conductor 11, a second power conductor 12, a sensing section 23, a gain section 24 and an injection section 25.

능동형 필터(22)의 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)는 디바이스(20)와 네트워크(21) 사이에서 주 전류를 전도하도록 구성된다. 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)는 상기 언급된 전류 및/또는 전압을 위해 구성된다. 바람직하게, 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)는 적어도 10 제곱 밀리미터의 단면적을 갖는다. 바람직하게, 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)는 버스바이다. 바람직하게, 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)는 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)를 디바이스(20) 및 네트워크(21)와 연결시키기 위해 필터의 하나 또는 양쪽 측면 상에 단자를 갖는다. 그러나, 디바이스(20)에 또는 다른 디바이스 또는 네트워크(21)에 능동형 필터를 통합하는 것이 또한 가능하다.The first power conductor 11 and the second power conductor 12 of the active filter 22 are configured to conduct the main current between the device 20 and the network 21. The first power conductor 11 and the second power conductor 12 are configured for the above-mentioned current and / or voltage. Preferably, the first power conductor 11 and the second power conductor 12 have a cross-sectional area of at least 10 square millimeters. Preferably, the first power conductor 11 and the second power conductor 12 are busbars. Preferably, the first power conductor 11 and the second power conductor 12 are connected to the first power conductor 11 and the second power conductor 12 to connect the device 20 and the network 21, And has terminals on one or both sides. However, it is also possible to integrate an active filter into the device 20 or to another device or network 21. [

감지 섹션(23)은 제 1 및 제 2 전력 도체(11, 12)의 잡음을 감지하도록 구성된다. 감지 섹션(23)이 잡음을 감지하는 제 1 및/또는 제 2 전력 도체(11 및/또는 12)의 지점은 다음 감지 지점에서 호출된다. 이득 섹션(24)은 감지된 잡음에 기초하여 제거 잡음을 생성하도록 구성된다. 주입 섹션(25)은 잡음이 제거 잡음에 의해 제거(또는 적어도 감소)되도록 제 1 및 제 2 전력 도체(11 및/또는 12)로 제거 잡음을 주입하도록 구성된다. 주입 섹션(25)이 제거 잡음을 주입하는 제 1 및/또는 제 2 전력 도체(11 및/또는 12)의 지점은 다음 주입 지점에서 호출된다.The sensing section 23 is configured to sense the noise of the first and second power conductors 11, 12. The points of the first and / or second power conductors 11 and / or 12, where the sensing section 23 senses the noise, are called at the next sensing point. The gain section 24 is configured to generate reject noise based on the sensed noise. The injection section 25 is configured to inject the removal noise into the first and second power conductors 11 and / or 12 so that the noise is removed (or at least reduced) by the noise removal noise. The points of the first and / or second power conductors 11 and / or 12 for which the injection section 25 injects the elimination noise are called at the next injection point.

능동형 필터를 제공하기 위한 많은 설계 옵션이 존재한다.There are many design options for providing active filters.

첫째, 능동형 필터(22)는 피드백 또는 피드포워드 방향으로 배열될 수 있다. 피드백 방향은 주입 지점이 잡음 방향으로 감지 지점 앞에 또는 위쪽(upstream)에 배열됨을 의미한다. 즉, 피드백 방향은 주입 지점이 능동형 필터(22)의 입력부와 감지 지점 사이에 배열됨을 의미한다. 피드포워드 방향은 주입 지점이 감지 지점 뒤에 또는 아래쪽(downstream)에 잡음의 방향으로 배열됨을 의미한다. 즉, 피드포워드 방향은 주입 지점이 능동형 필터(22)의 출력부와 감지 지점 사이에 배열됨을 의미한다.First, the active filter 22 may be arranged in a feedback or feedforward direction. The feedback direction means that the injection point is arranged in front of the detection point in the noise direction or upstream. That is, the feedback direction means that the injection point is arranged between the input part of the active filter 22 and the sensing point. Feed forward direction means that the injection point is arranged in the direction of the noise behind or downstream of the sensing point. That is, the feedforward direction means that the injection point is arranged between the output of the active filter 22 and the sensing point.

둘째, 도 3에 도시된 바와 같이 능동형 필터(22)에 대한 4개의 토폴로지가 존재한다. 토폴로지(a)는 잡음 전류를 측정하고 제거 잡음 전압을 주입한다. 토폴로지(b)는 잡음 전류를 측정하고 제거 잡음 전류를 주입한다. 토폴로지(c)는 잡음 전압을 측정하고 제거 잡음 전류를 주입한다. 토폴로지(d)는 잡음 전압을 측정하고 제거 잡음 전압을 주입한다. 도 3의 모든 4개의 토폴로지는 피드백 방향으로 도시된다. 토폴로지((b) 및(d))는 또한, 피드포워드 방향으로 배열될 수 있다. 과거에, 시스템의 파라미터, 특히 잡음 디바이스(20) 및 네트워크(21)의 임피던스는 능동형 필터 설계를 선택하기 위해 고려되지 않았다. 그러나, 이들 6개의 토폴로지의 각각의 성능은 필터의 대역폭 및 파라미터 뿐만 아니라, 능동형 필터(22)의 대역폭에서 부하(ZL)(도 1에서 네트워크(21))의 그리고 잡음 소스(ZS)(도 1에서 디바이스(20))의 임피던스 분포에 단지 의존하지 않음이 발견되었다. 결과적으로, 각 필터 설계의 선택은 애플리케이션에 많이 의존한다. 바람직하게 적어도 150kHz와 10MHz 사이의, 바람직하게 심지어 적어도 150kHz와 30MHz 사이의 넓은 대역폭을 갖는 EMI 필터에 대한 피드백 방향의 토폴로지(b)가 차량 입증 시에 DC 네트워크에 대해, 특히 고성능임이 발견되었다. 그러나, 설명된 다른 5개의 능동형 필터 설계 중 하나를 이용하는 것이 또한 가능하다.Second, there are four topologies for the active filter 22 as shown in FIG. The topology (a) measures the noise current and injects the elimination noise voltage. The topology (b) measures the noise current and injects the reject noise current. The topology (c) measures the noise voltage and injects the elimination noise current. The topology (d) measures the noise voltage and injects the elimination noise voltage. All four topologies of FIG. 3 are shown in the feedback direction. The topologies ((b) and (d)) may also be arranged in the feedforward direction. In the past, the parameters of the system, particularly the noise device 20 and the impedance of the network 21, have not been considered for selecting an active filter design. However, each of the performance of these six topologies, as well as the bandwidth and the parameters of the filter, the active filter 22, the load on the bandwidth of the (Z L) (network 21 in Fig. 1) and the noise source (Z S) ( Lt; RTI ID = 0.0 > 1) < / RTI > As a result, the choice of each filter design is highly application dependent. It has been found that the topology (b) of the feedback direction for an EMI filter, preferably with a wide bandwidth between at least 150 kHz and 10 MHz, preferably even between at least 150 kHz and 30 MHz, is particularly high performance for DC networks at vehicle verification. However, it is also possible to use one of the other five active filter designs described.

도 4는 능동형 필터(22)의 회로의 일 실시예를 도시한다. 감지 섹션(23), 이득 섹션(24) 및 주입 섹션(25)의 일 바람직한 실시예가 설명된다. 각 섹션(23, 24 및 25)의 회로의 다음 개시는 특히 그들의 조합에서 이롭지만, 각 섹션(23, 24 및 25)의 회로의 개시는 또한, 다른 섹션의 다른 실현과 조합될 수 있다.4 shows an embodiment of the circuit of the active filter 22. One preferred embodiment of the sensing section 23, the gain section 24 and the injection section 25 is described. The initiation of the circuitry of each section 23, 24 and 25 may also be combined with other implementations of other sections, although the next disclosure of the circuitry of each section 23, 24 and 25 is particularly beneficial in their combination.

하나의 실시예에서, 감지 섹션(23)은 제 1 전력 도체(11)에서 그리고 제 2 전력 도체(12)에서 잡음 전류를 측정하도록 구성된다. 바람직하게, 감지 섹션(23)은 제 1 전력 도체(11)에서 그리고 제 2 전력 도체(12)에서 능동형 필터(22) 전류의 주파수 대역폭의 잡음 전류를 측정하기 위한 전류 변환기를 포함한다. 전류 변환기는 제 1 및 제 2 전력 도체(11 및 12)를 보조 도체와 유도적으로 결합하여 보조 도체에서 제 1 전력 도체(11)의 그리고 제 2 전력 도체(12)의 잡음 전류를 유도하기 위한 코어(14)를 포함한다. 바람직하게, 코어(14)는 반대 방향으로 동일한 크기의 전류가 서로 제거하는(보상된 DC 전류) 코어(14)에서 자기장을 생성하도록 제 1 및 제 2 전력 도체(11 및 12)를 결합한다. 제 1 및 제 2 전력 도체(11 및 12) 상에서 동일한 방향으로 흐르는 공통 모드 전류는 보조 권선에서(능동형 필터(22)의 주파수 대역폭에서) 유도된다. 따라서, 바람직하게 전류 변환기는 전류 보상된 공통 모드 전류 변환기이다. 능동형 필터(22)의 대역폭의 하나의 장애(bottleneck)가 코어의 물질(및 현재 변환기의 주 및 보조 권선의 수)이었음이 발견되었다. 주로 이용된 나노크리스탈 코어 물질은 높은 투과성을 가질 수 있지만, 그 투과성은 큰 주파수 대역폭에 따라 달라진다. 능동형 필터(22)의 대역폭에서 실질적으로 일정한 투과성을 갖는 코어 물질이 투과성이 훨씬 더 낮더라도, 능동형 필터(22)의 성능을 상당히 개선시킴이 보여졌다. 이러한 코어 물질의 일례는 MgZn 페라이트(ferrite)이다. 필터링될 최대 30MHz까지의 고 주파수를 고려하면, 감지 섹션(23), 이득 섹션(24) 및 주입 섹션(25)에 의해 생성된 작은 지연은 제거 잡음의 주입에 의해 그것을 제거하는 것보다 오히려 잡음을 증폭시킬 수 있다. 따라서, 감지 섹션(23), 이득 섹션(24) 및 주입 섹션(25)에 의해 생성된 지연은 가능한 한 낮게, 바람직하게 4 나노초보다 낮게 유지되어야 한다. 이를 성취하기 위한 또 다른 측정은 3개 미만의 권선, 바람직하게 2개 미만의 권선, 바람직하게 보조 도체(27)에서 코어(14) 주위에 하나 또는 그 미만의 권선을 이용하는 것이다. 이것은 기생 인덕턴스 및 커패시턴스를 감소시키고 따라서, 전류 변환기에 의해 야기된 지연을 감소시킨다. 바람직하게, 코어(14) 주위의 보조 도체(27)의 권선 방향은 유도된 또는 감지된 전류가 제 1 및 제 2 전력 도체(11, 12)에서 잡음 전류와 반대가 되게 하여(-1로 곱해짐), 이득 섹션(24)이 감지된 잡음의 임의의 반전(-1을 곱함) 없이 감지된 잡음을 단지 증폭시키게 하는 것이다. 감지된 잡음의 반전은 또한, OpAmp 스테이지에 의해 효과적으로 제공될 수 있다. 바람직하게, 감지 섹션(23)은 감지된 잡음 전류를 감지된 잡음 전압으로 전달하는 버든 저항기(28) 또는 트랜스임피던스 증폭기를 포함하여 감지 섹션(23)이 이득 섹션(24)에 감지된 잡음 전압을 제공하게 한다. 버든 저항기(28)는 전류 변환기의 보조 권선에 병렬로 연결된다. 다른 회로 배열이 가능하지만, 전류 변환기의 보조 권선에 병렬인 버든 저항기의 배열은 특히 고성능인 것으로 판명되었다. 바람직하게, 버든 저항기(28)의 하나의 측면 및/또는 보조 도체(27)의 권선의 하나의 측면은 접지에 연결된다.In one embodiment, the sensing section 23 is configured to measure the noise current in the first power conductor 11 and in the second power conductor 12. The sensing section 23 preferably includes a current transformer for measuring the noise current in the frequency bandwidth of the active filter 22 current in the first power conductor 11 and in the second power conductor 12. The current transformer is used to inductively couple the first and second power conductors 11 and 12 with the auxiliary conductors to induce a noise current of the first power conductors 11 and of the second power conductors 12 in the auxiliary conductors And a core (14). Preferably, the core 14 couples the first and second power conductors 11 and 12 to produce a magnetic field in the core 14 where the same magnitude of current in the opposite direction removes (compensated DC current) from each other. The common mode current flowing in the same direction on the first and second power conductors 11 and 12 is derived in the auxiliary winding (in the frequency bandwidth of the active filter 22). Thus, preferably, the current transformer is a current compensated common mode current transformer. It has been found that one bottleneck in the bandwidth of the active filter 22 was the material of the core (and the number of primary and secondary windings of the current transducer). The primarily used nanocrystal core material can have high permeability, but its permeability depends on the large frequency bandwidth. It has been shown that the performance of the active filter 22 is significantly improved even though the core material with substantially constant permeability in the bandwidth of the active filter 22 is much lower in permeability. An example of such a core material is MgZn ferrite. Considering the high frequencies up to 30 MHz to be filtered, the small delay produced by the sensing section 23, the gain section 24 and the injection section 25 results in noise rather than eliminating it by injection of rejection noise. Can be amplified. Thus, the delay produced by the sensing section 23, the gain section 24 and the injection section 25 should be kept as low as possible, preferably below 4 nanoseconds. Another measure to achieve this is to use one or more windings around the core 14 in less than three windings, preferably less than two windings, preferably auxiliary conductor 27. [ This reduces the parasitic inductance and capacitance and thus reduces the delay caused by the current transducer. The winding direction of the auxiliary conductor 27 around the core 14 is preferably such that the induced or sensed current is opposite to the noise current in the first and second power conductors 11 and 12 , And the gain section 24 just amplifies the sensed noise without any inversion of the sensed noise (multiplies by -1). The inversion of the sensed noise can also be effectively provided by the OpAmp stage. The sensing section 23 preferably includes a burden resistor 28 or a transimpedance amplifier for delivering the sensed noise current to the sensed noise voltage so that the sensing section 23 senses the noise voltage sensed by the gain section 24 . The burden resistor 28 is connected in parallel to the secondary winding of the current transformer. Although other circuit arrangements are possible, the arrangement of burden resistors in parallel to the secondary windings of the current transducer proved to be particularly high performance. Preferably, one side of the burden resistor 28 and / or one side of the windings of the auxiliary conductor 27 are connected to ground.

이득 섹션(24)은 감지된 잡음에 기초하여 제거 잡음을 생성하도록 구성된다. 바람직하게, 이득 섹션(24)은 감지 섹션(23)에서 감지된 잡음을 증폭하도록 구성된다. 바람직하게, 이득 섹션(24)은 감지 섹션(23)로부터 잡음 전압 예로서, 버든 저항기(28)를 통해 잡음 전압을 수신한다. 이득 섹션(24)은 바람직하게, 연산 증폭기(36)를 포함한다. 연산 증폭기의 2개의 입력부는 바람직하게 감지 섹션(24)으로부터의 잡음 전압과 연결된다. 바람직하게, 연산 증폭기(36)의 제 1 입력부(바람직하게, 양의 입력부)는 감지 섹션(23)의, 버든 저항기(28)의 및/또는 보조 도체(27)의 권선의 제 1 단자와 연결된다. 바람직하게, 연산 증폭기의 제 2 입력부(바람직하게, 음의 입력부)는 접지와 및/또는 감지 섹션(23)의, 버든 저항기(28)의 및/또는 보조 도체(27)의 권선의 제 2 단자와 연결된다(저항기(29)를 통해). 바람직하게, 연산 증폭기(36)는 폐쇄된 루프 피드백 제어를 통해 동작되고, 즉 제 2 단자는 저항기(30)를 통해 연산 증폭기(36)의 출력부와 연결된다. 이득 섹션(24)은 또 다른 증폭기 스테이지를 포함할 수 있다. 바람직하게, 연산 증폭기(36)의 출력은 저항기(38)를 통해 제 2 연산 증폭기(37)의 제 1(바람직하게 양의) 입력부로 공급된다. 제 2 연산 증폭기(37)의 제 2(바람직하게 음의) 입력부는 제 2 연산 증폭기(37)의 출력부와 연결된다(저항기(33)를 통해). 제 2 연산 증폭기(37)의 제 1 입력부는 바람직하게, 접지에 연결된다(저항기(32)를 통해). 제 1 또는 제 2 연산 증폭기(36 또는 37)의 출력부는 주입 섹션(25)의 입력부에 연결된다(저항기(34)를 통해). 설명된 회로는 단지 이득 섹션(24)이 실현될 수 있는 방법의 하나의 예이다. 그러나, 본 실시예는 본 필터의 대역폭에서 특히 고성능의 이득 섹션(24)을 보여준다. 이득 섹션(24)에 대한 다른 적합한 OpAmp 구성은 "2 OpAmp 계측 증폭기" 및 "3 OpAmp 계측 증폭기"이다.The gain section 24 is configured to generate reject noise based on the sensed noise. Preferably, the gain section 24 is configured to amplify the sensed noise in the sensing section 23. Preferably, the gain section 24 receives the noise voltage from the sensing section 23 through the burden resistor 28, for example as a noise voltage. The gain section 24 preferably includes an operational amplifier 36. The two inputs of the operational amplifier are preferably connected to the noise voltage from the sensing section 24. [ Preferably, the first input (preferably positive input) of the operational amplifier 36 is connected to the first terminal of the windings of the burden resistor 28 and / or the auxiliary conductor 27 of the sensing section 23 do. Preferably, the second input (preferably negative input) of the operational amplifier is connected to ground and / or to the second terminal of the windings of the burden resistor 28 and / or the auxiliary conductor 27 of the sensing section 23, (Via resistor 29). Preferably, the operational amplifier 36 is operated via a closed loop feedback control, that is, the second terminal is connected to the output of the operational amplifier 36 via the resistor 30. The gain section 24 may include another amplifier stage. Preferably, the output of the operational amplifier 36 is supplied to the first (preferably positive) input of the second operational amplifier 37 via the resistor 38. The second (preferably negative) input of the second operational amplifier 37 is connected to the output of the second operational amplifier 37 (via the resistor 33). The first input of the second operational amplifier 37 is preferably connected to ground (via resistor 32). The output of the first or second operational amplifier 36 or 37 is connected to the input of the injection section 25 (via resistor 34). The circuit described is just one example of how the gain section 24 can be realized. However, this embodiment shows a particularly high gain section 24 in the bandwidth of the filter. Other suitable OpAmp configurations for the gain section 24 are "2 OpAmp instrumentation amplifier" and "3 OpAmp instrumentation amplifier ".

하나의 실시예에서, 주입 섹션(25)은 이득 섹션(24)으로부터의 제거 잡음 전류를 제 1 및 제 2 전력 도체(11 및 12)에 주입하도록 구성되어 잡음 전류가 제거 잡음 전류에 의해 제거(또는 적어도 감소)되게 한다. 바람직하게, 결합 커패시턴스(13)는 제 1 및 제 2 전력 도체(11 및 12)에 제거 잡음을 주입하기 위해 이용된다. 바람직하게, 제거 잡음은 제 1 결합 커패시턴스(13)를 통해 제 1 전력 도체(13)에 주입되고 제 2 결합 커패시턴스(13)를 통해 제 2 전력 도체(12)에 주입된다. 결합 커패시턴스(13)의 대역폭이 능동형 필터(22)의 성능을 위해 중요하다는 것이 밝혀졌다. 이상적인 커패시터의 임피던스는 고 주파수에 대해 감소한다. 그러나, 실제 커패시터에서의 기생 인덕턴스로 인해, 커패시터의 임피던스는 커패시턴스 및 기생 인덕턴스의 직렬 공진 주파수 후에 다시 증가하기 시작한다. 도 5는 주파수에 걸친 다른 커패시터의 임피던스 특성을 보여준다. 일 바람직한 실시예에서, 각각의 결합 커패시턴스(13)는 상이한 커패시턴스 값을 갖는 복수의 병렬 커패시터를 포함한다. 결과적으로, 각각의 주파수에 대한 제거 잡음은 항상 이 주파수에 대해 가장 낮은 임피던스를 제공하는 커패시터를 갖는 경로를 선택할 수 있다(병렬 커패시터의 총 임피던스는 가장 작은 임피던스에 의한 각각의 주파수에 대해 우세하다). 결합 커패시턴스(13)의 병렬 커패시터의 각각은 하나의 측면 상에서 이득 섹션(24)의 출력부와 연결되고 다른 측 상에서 주입 지점과 또는 능동형 필터(12)의 입력부와 감지 섹션(23) 사이의 제 1 또는 제 2 전력 도체(11 또는 12)와 연결된다.In one embodiment, the injection section 25 is configured to inject the removed noise current from the gain section 24 into the first and second power conductors 11 and 12 such that the noise current is removed Or at least reduced). Preferably, the coupling capacitance 13 is used to inject the elimination noise into the first and second power conductors 11 and 12. Preferably, the elimination noise is injected into the first power conductor 13 through the first coupling capacitance 13 and into the second power conductor 12 through the second coupling capacitance 13. It has been found that the bandwidth of the coupling capacitance 13 is important for the performance of the active filter 22. The impedance of the ideal capacitor decreases with respect to the high frequency. However, due to the parasitic inductance in the actual capacitor, the impedance of the capacitor begins to increase again after the series resonance frequency of the capacitance and parasitic inductance. Figure 5 shows the impedance characteristics of other capacitors over frequency. In one preferred embodiment, each coupling capacitance 13 comprises a plurality of parallel capacitors having different capacitance values. As a result, the elimination noise for each frequency can always select a path with a capacitor that provides the lowest impedance for this frequency (the total impedance of the parallel capacitor is dominant for each frequency with the smallest impedance) . Each of the parallel capacitors of the coupling capacitance 13 is connected to the output of the gain section 24 on one side and is connected to the first point on the other side between the input point of the active filter 12 and the sensing section 23, Or the second power conductor (11 or 12).

능동형 필터(22)의 바람직한 실시예를 통해, 100kHz에서 60dB, 1MHz에서 40dB 및 10MHz에서 20dB의 능동형 잡음 감쇠가 성취되었다. 이 능동형 필터(22)는 이러한 큰 대역폭에서 걸쳐 고성능인 제 1 능동형 필터이다. 그것은 또한 그 대역폭 성능이 감지, 이득 및 주입 섹션의 각각에 대해 최적화된 제 1 능동형 필터(22)이다.Through the preferred embodiment of the active filter 22, active noise attenuation of 60 dB at 100 kHz, 40 dB at 1 MHz and 20 dB at 10 MHz has been achieved. This active filter 22 is a high performance first active filter over this large bandwidth. It is also a first active filter 22 whose bandwidth performance is optimized for each of the sensing, gain and injection sections.

이 능동형 필터(22)의 바람직한 적용은 전기 차량 예로서, 전기 모터바이크, 자동차 및 트럭에 있다. 특히, 배터리(40)와 충전 인터페이스(41) 사이의 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)를 갖는 DC 네트워크는 도 11에 도시된 바와 같이 EMI를 제거하기 위한 이러한 EMI 능동형 필터(22)를 포함할 수 있다. 충전 인터페이스(41)은 종종 외부 네트워크(종종 AC)로부터의 전력을 DC로 변환하는 전력 변환기를 포함한다. 이러한 전력 변환기는 종종 EMI의 소스이다. 또한 배터리 관리는 EMI의 또 다른 소스이다. 특히, 배터리(40)의 및/또는 충전 인터페이스(41)의 및/또는 전력 변환기와 유사한 잠재적인 또 다른 구성요소의 입력부 및/또는 출력부는 이러한 EMI 능동형 필터(22)와 각각 접속될 수 있다.A preferred application of this active filter 22 is in electric motor bikes, cars and trucks as examples of electric vehicles. In particular, the DC network having the first power conductor 11 and the second power conductor 12 between the battery 40 and the charging interface 41 can be used as such an EMI active filter for EMI removal, (22). The charging interface 41 often includes a power converter that converts power from an external network (often AC) to DC. These power converters are often the source of EMI. Battery management is another source of EMI. In particular, the input and / or output of the battery 40 and / or another potential component of the charge interface 41 and / or similar to the power converter can be connected to this EMI active filter 22, respectively.

도 6, 도 8, 도 9 및 도 10은 설명된 능동형 필터(2)의 바람직한 구조 설계를 설명한다. 도 6은 3차원 도면을 보여주는 반면에, 도 8, 도 9 및 도 10은 필터(22)의 3개의 측면을 보여준다. 이득 섹션(24) 및 주입 섹션(25)은 바람직하게 PCB(15)에서 구현된다. 코어(14)는 피드 스루(feed-through) 배열로 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12) 주위에 배열된다. 코어(14)는 바람직하게 링 코어, 바람직하게 에어갭이 없는 폐쇄된 링 코어이며, 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)는 링 코어(14)의 개구를 통해(감김 없이 또는 반 감김을 갖는 것으로 또한 칭해짐) 관통된다. 링 코어(14)는 원형 링 형태로 제한되지 않는다. 또한, 타원체, 2차, 직사각형과 같은 다른 링 단면 형태가 또한 가능하다. 바람직하게, 제 1 전력 도체(11) 및 제 2 전력 도체(12)는 버스바이다. 바람직하게, 버스바는 예를 들면, PCB(15)의 주입 섹션(25)과 전도적으로 연결되도록 PCB와 직접 연결된다. 버스바는 납땜, 스크루잉 또는 PCB 인서트에 의해 PCB에 연결될 수 있다. 바람직하게, PCB(15)는 2개의 버스바(11, 12) 사이에 배열되어 그들을 서로로부터 분리한다. 따라서, PCB(15)는 이득 섹션(24) 및 주입 섹션(25)의 회로를 운반할 뿐만 아니라, 몇몇 또 다른 기능을 갖는다. 이는 버스바(11, 12)를 기계적으로 보유하고, 그것은 버스바(11, 12)와 주입 섹션(25) 사이의 전기적 연결부를 생성하고/하거나 그것은 버스바를 서로로부터 분리한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 버스바(11, 12)는 그들이 상이한 영역에서 상이한 간격을 갖도록 형성되거나 사행(meander)된다. 코어(14)의 영역에서 및/또는 버스바(11, 12)와 PCB(15) 사이의 기계적 및 전기적 연결부의 영역에서 버스바(11, 12)는 버스바(11, 12)의 단부보다 작은 간격을 갖고, 여기서 능동형 필터(22)는 능동형 필터(22)의 입력 및 출력 단자를 제공한다. 바람직하게, 버스바(11, 12)는 2개의 평평한 측면 및 2개의 작은 측면을 갖는 직사각형 단면을 갖는다. 버스바(11, 12)는 PCB(15) 상에 평평한 측면을 갖고 배열된다. PCB(15)는 링 코어(14)를 수용하기 위한 또 다른 2개의 오목부를 포함한다. 도 7은 코어(14)의 개구부를 관통한 2개의 버스바(11, 12)를 갖는 링 코어(14)가 2개의 오목부에 삽입될 수 있는 방법을 보여준다. PCB(15)는 2개의 오목부 사이에 2개의 버스바(11, 12) 사이의 코어(14)의 개구를 관통하는 돌출부(15.1)를 형성한다. 따라서, PCB(15)의 돌출부(15.1)는 2개의 버스바(11, 12)의 가까운 배열에도 불구하고 그들을 서로 분리한다. 돌출부(15.1)는 또한, 보조 도체(27)의 권선을 PCB(15)(도시되지 않음) 상에 도체로서 실현하는 것을 허용한다. 이 경우에, 보조 도체(27)는 돌출부(15.1)로부터 오목부를 통해 브리지 또는 와이어에 의해 PCB(15)의 나머지 부분에 연결된다. 그러나, 보조 도체(27)의 권선을 와이어로 실현하는 것이 또한 가능하다. 능동형 필터(22)는 2개의 버스바(11, 12)의 4개의 단부만이 필터 하우징으로부터 돌출하도록 PCB(15) 및 코어(14)를 커버하는 하우징(도시되지 않음)을 더 포함한다.Figures 6, 8, 9 and 10 illustrate the preferred structural design of the active filter 2 described. Fig. 6 shows a three-dimensional view, while Figs. 8, 9 and 10 show three sides of the filter 22. Fig. The gain section 24 and the injection section 25 are preferably implemented in the PCB 15. The core 14 is arranged around the first power conductor 11 and the second power conductor 12 in a feed-through arrangement. The core 14 is preferably a ring core, preferably a closed ring core with no air gap, and the first power conductor 11 and the second power conductor 12 are connected to each other through an opening in the ring core 14 Or also having a half-turn). The ring core 14 is not limited to a circular ring shape. Other ring cross-sectional shapes such as ellipsoid, secondary, and rectangle are also possible. Preferably, the first power conductor 11 and the second power conductor 12 are busbars. Preferably, the bus bar is directly connected to the PCB to be conductively connected to the injection section 25 of the PCB 15, for example. The bus bar can be connected to the PCB by soldering, screwing or PCB inserts. Preferably, the PCB 15 is arranged between the two bus bars 11, 12 to separate them from each other. Thus, the PCB 15 not only carries the circuitry of the gain section 24 and the injection section 25, but also has some other function. This mechanically holds the bus bars 11 and 12, which creates and / or separates the electrical connections between the bus bars 11 and 12 and the injection section 25 from one another. As shown in Fig. 8, the bus bars 11, 12 are formed or meandered so that they have different spacing in different areas. In the region of the core 14 and / or the area of the mechanical and electrical connections between the bus bars 11, 12 and the PCB 15, the bus bars 11, 12 are smaller than the ends of the bus bars 11, Where the active filter 22 provides the input and output terminals of the active filter 22. Preferably, the bus bars 11, 12 have a rectangular cross section with two flat sides and two small sides. The bus bars 11, 12 are arranged on the PCB 15 with flat sides. The PCB 15 includes another two recesses for receiving the ring core 14. 7 shows how the ring core 14 having two bus bars 11, 12 penetrating the opening of the core 14 can be inserted into the two recesses. The PCB 15 forms a protrusion 15.1 through the opening of the core 14 between the two bus bars 11, 12 between the two recesses. Thus, the projections 15.1 of the PCB 15 separate them from each other despite the close arrangement of the two bus bars 11, 12. The protrusion 15.1 also allows the winding of the auxiliary conductor 27 to be realized as a conductor on the PCB 15 (not shown). In this case, the auxiliary conductor 27 is connected to the rest of the PCB 15 by a bridge or wire through the recess from the projection 15.1. However, it is also possible to realize the winding of the auxiliary conductor 27 with a wire. The active filter 22 further includes a housing (not shown) covering the PCB 15 and the core 14 so that only the four ends of the two bus bars 11, 12 protrude from the filter housing.

Claims (17)

제 1 전력 도체(11), 제 2 전력 도체(12) 및 능동형 회로를 포함하는 DC 네트워크를 위한 EMI 필터에 있어서,
상기 능동형 회로는:
상기 제 1 및 제 2 전력 도체(11, 12)에서 잡음을 감지하기 위한 감지 섹션(23),
상기 감지 섹션(23)에서 감지된 상기 잡음에 기초하여 제거 잡음을 생성하기 위한 이득 섹션(24), 및
상기 이득 섹션로부터의 상기 제거 잡음을 상기 제 1 전력 도체(11) 또는 상기 제 2 전력 도체(12)에 주입하기 위한 주입 섹션(25)를 포함하는, EMI 필터.
1. An EMI filter for a DC network comprising a first power conductor (11), a second power conductor (12) and an active circuit,
The active circuit comprises:
A sensing section 23 for sensing noise in the first and second power conductors 11 and 12,
A gain section (24) for generating an elimination noise based on the noise sensed in the sensing section (23), and
And an injection section (25) for injecting said elimination noise from said gain section into said first power conductor (11) or said second power conductor (12).
제 1 항에 있어서,
상기 주입 섹션(25)은 상기 제 1 전력 도체(11)에 상기 제거 잡음을 주입하도록 구성된 제 1 결합 커패시턴스(13)를 포함하고, 상기 제 1 결합 커패시턴스(13)는 상이한 용량 값을 갖는 복수의 병렬 커패시터를 포함하는, EMI 필터.
The method according to claim 1,
The injection section (25) comprises a first coupling capacitance (13) configured to inject the removal noise into the first power conductor (11), the first coupling capacitance (13) comprising a plurality of An EMI filter comprising a parallel capacitor.
제 2 항에 있어서,
상기 주입 섹션(25)은 상기 제 2 전력 도체(12)에 상기 제거 잡음을 주입하도록 구성된 제 2 결합 커패시턴스(13)를 포함하고, 상기 제 2 결합 커패시턴스(13)는 상이한 용량 값을 갖는 복수의 병렬 커패시터를 포함하는, EMI 필터.
3. The method of claim 2,
The injection section 25 comprises a second coupling capacitance 13 configured to inject the elimination noise into the second power conductor 12 and the second coupling capacitance 13 comprises a plurality of An EMI filter comprising a parallel capacitor.
제 3 항에 있어서,
상기 이득 섹션은 상기 제거 잡음을 출력하기 위한 출력 지점을 포함하고, 상기 제 1 결합 커패시턴스는 제 1 단자를 통해 상기 제 1 전력 도체(11)에 연결되고 제 2 단자를 통해 상기 이득 섹션(24)의 출력 지점에 연결되며, 상기 제 2 결합 커패시턴스(13)는 제 1 단자를 통해 상기 제 2 전력 도체(12)에 연결되고 제 2 단자를 통해 상기 이득 섹션(24)의 출력 지점에 연결되는, EMI 필터.
The method of claim 3,
The gain section includes an output point for outputting the elimination noise and the first coupling capacitance is connected to the first power conductor 11 through a first terminal and the gain section 24 through a second terminal. And the second coupling capacitance 13 is connected to the second power conductor 12 through a first terminal and to the output point of the gain section 24 via a second terminal, EMI filter.
제 1 항에 있어서,
상기 감지 섹션은 상기 능동형 회로의 제 1 전력 도체(11), 제 2 전력 도체(12) 및 보조 도체(27)를 유도적으로 결합시키는 코어(14)를 갖는 전류 변환기를 포함하고, 상기 보조 도체(27)는 상기 이득 섹션(24)에 연결되는, EMI 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing section comprises a current transformer having a core (14) for inductively coupling a first power conductor (11), a second power conductor (12) and an auxiliary conductor (27) of the active circuit, (27) is connected to the gain section (24).
제 5 항에 있어서,
상기 코어(14)의 물질은 150kHz와 30MHz 사이의 일정한 투과성을 갖는, EMI 필터.
6. The method of claim 5,
Wherein the material of the core (14) has a constant permeability between 150 kHz and 30 MHz.
제 5 항에 있어서,
상기 코어의 물질은 MgZn을 포함하는, EMI 필터.
6. The method of claim 5,
Wherein the material of the core comprises MgZn.
제 5 항에 있어서,
상기 감지 섹션(23)은 상기 측정된 잡음 전류를 잡음 전압으로 변환하기 위해 상기 전류 변환기와 병렬인 버든 저항기(burden resistor)(28)를 포함하는, EMI 필터.
6. The method of claim 5,
Wherein the sensing section (23) comprises a burden resistor (28) in parallel with the current transducer to convert the measured noise current to a noise voltage.
제 5 항에 있어서,
상기 보조 도체(27)는 상기 코어(14) 주위에 3개 미만의 권선, 바람직하게 2개 미만의 권선을 포함하는, EMI 필터.
6. The method of claim 5,
The auxiliary conductor (27) comprises less than three windings around the core (14), preferably less than two windings.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 전력 도체(11)는 제 1 버스바(busbar)이고, 상기 제 2 전력 도체(12)는 제 2 버스바이며, 상기 코어는 상기 제 1 버스바 및 상기 제 2 버스바를 둘러싸는 링 코어인, EMI 필터.
6. The method of claim 5,
Wherein the first power conductor 11 is a first bus bar and the second power conductor 12 is a second bus bar and the core is a ring that surrounds the first bus bar and the second bus bar, Core, EMI filter.
제 10 항에 있어서,
인쇄 회로 기판(15)은 상기 링 코어(14)의 적어도 개구부에서 상기 제 1 버스바와 상기 제 2 버스바 사이에 배열되는, EMI 필터.
11. The method of claim 10,
A printed circuit board (15) is arranged between the first bus bar and the second bus bar at least in the opening of the ring core (14).
제 5 항에 있어서,
인쇄 회로 기판(15)은 상기 이득 섹션(24) 및 상기 주입 섹션(25)을 포함하고, 상기 제 1 전력 도체(11)는 제 1 버스바이고, 상기 제 2 전력 도체(12)는 제 2 버스바이며, 상기 제 1 버스바 및/또는 상기 제 2 버스바는 상기 주입 섹션(25)와의 전기적 접속을 위해 상기 PCB 상에 직접 연결되는, EMI 필터.
6. The method of claim 5,
The printed circuit board 15 includes the gain section 24 and the injection section 25, wherein the first power conductor 11 is a first bus-powered and the second power conductor 12 is a second bus- Wherein the first bus bar and / or the second bus bar are directly connected on the PCB for electrical connection with the injection section (25).
제 5 항에 있어서,
상기 인쇄 회로 기판은 상기 이득 섹션(24) 및 상기 주입 섹션(25)을 포함하고, 상기 코어(14)는 링 코어이고, 상기 PCB는 2개의 오목부 및 상기 2개의 오목부 사이의 돌출부를 포함하며, 상기 링 코어는 상기 돌출부(15.1)가 상기 링 코어에 의해 형성된 개구를 통해 연장되도록 상기 2개의 오목부에 수용되는, EMI 필터.
6. The method of claim 5,
The printed circuit board includes the gain section (24) and the injection section (25), the core (14) is a ring core, and the PCB includes two recesses and projections between the two recesses And the ring core is received in the two recesses so that the protrusion (15.1) extends through an opening formed by the ring core.
제 1 항에 있어서,
상기 능동형 회로는 상기 제 1 전력 도체(11) 및 상기 제 2 전력 도체(12)에 주입된 제거 잡음 전류가 상기 접지 연결부를 통해 상기 능동형 회로로 다시 흐를 수 있도록 접지에 연결되는, EMI 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the active circuit is connected to ground so that the reject noise current injected into the first power conductor (11) and the second power conductor (12) can flow back to the active circuit through the ground connection.
제 1 항에 있어서,
상기 능동형 회로의 제거 잡음은 150kHz와 30MHz 사이의 대역폭의 잡음을 감소시키도록 구성되는, EMI 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the active circuit's rejection noise is configured to reduce noise in a bandwidth between 150 kHz and 30 MHz.
제 1 항에 있어서,
상기 감지 섹션(23)은 상기 제 1 전력 도체(11) 및 상기 제 2 전력 도체(12)에서 잡음 전류를 감지하는 전류 변환기를 포함하고, 상기 이득 섹션(24)은 상기 감지 섹션(23)에서 감지된 상기 잡음 전류에 기초하여 제거 잡음을 생성하기 위해 구성되며, 상기 주입 섹션(25)은 결합 커패시턴스(13)를 통해 상기 이득 섹션로부터의 상기 제거 잡음을 상기 제 1 전력 도체(11) 및 상기 제 2 전력 도체(12)로 주입하기 위해 구성되며, 상기 감지 섹션(23) 및 상기 주입 섹션(25)은 피드백 방향으로 배열되는, EMI 필터.
The method according to claim 1,
The sensing section 23 comprises a current transformer for sensing the noise current in the first power conductor 11 and the second power conductor 12 and the gain section 24 is connected in the sense section 23 And the injection section (25) is configured to generate the elimination noise from the gain section via the coupling capacitance (13) to the first power conductor (11) and the second power conductor Is configured for injecting into a second power conductor (12), said sensing section (23) and said injection section (25) being arranged in a feedback direction.
전기 구동식 차량을 위한 전력 시스템에 있어서:
배터리;
상기 배터리를 충전하기 위해 외부 전력을 수신하는 충전 인터페이스;
상기 배터리 및 상기 충전 인터페이스를 연결하는 네트워크로서, 상기 네트워크의 적어도 일부는 DC 네트워크인, 상기 네트워크;
상기 DC 네트워크에서 상기 배터리와 상기 충전 인터페이스 사이의 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 EMI 필터(22)를 포함하는, 전력 시스템.
A power system for an electric powered vehicle comprising:
battery;
A charging interface for receiving external power to charge the battery;
A network connecting the battery and the charging interface, wherein at least a portion of the network is a DC network;
And an EMI filter (22) according to any one of claims 1 to 16 between the battery and the charging interface in the DC network.
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